两种不同深度的海底地形反演精度对比研究

不同深度海域的海底地形反演精度不尽相同,而反演精度的高低决定了反演方法的适用范围.首先在远海选取深浅不同的海域作为研究对象,对两区域的测高重力数据与船测水深数据进行线性回归分析和Pearson相关性分析,然后计算两区域的重力异常和海深数据的相关系数,最后采用重力地质法对两区域海底地形反演,并评估精度.结果表明:在距离海岸和岛屿较远的海域,浅海和深海区的重力异常与海底地形近似线性相关且相关性相同,两区域海底地形反演精度相近.这说明在距离海岸和岛屿较远的海域,基于重力地质法的海底地形反演精度受海水深度的变化影响较小.     

联合测高重力异常与ETOPO5海深数据求解南海海深模型

利用卫星测高重力异常,基于非补偿板块模型,反演了南海海域海底地形.考虑向下延拓容易导致的高频分量剧烈震荡,引入统计学中的统计相关理论,采用线性回归模型,对得到的海深模型进行了新的计算,反演结果与LDEO船测深数据相比较,两者之差的RMS为253.3m,较ETOPO5海深模型精度和分辨率均有明显的提高.     

重力异常稳健迭代密度界面反演研究

重力异常界面反演是重力勘探中的一个重要研究课题,它是一个求解第一类Fredholm非线性积分方程问题,目前情况下直接求解比较困难,只能采用拟合法或逐步线性化办法实现反演计算.在计算过程中,由于反演的不适定性,往往不能很好地获得反演解.我们从二度体重力异常正演公式出发,导出地下界面迭代反演的计算公式;然后利用广义似然函数对模型参数进行优化选择,从而获得模型参数修正量迭代计算方法,实现二度体单一密度界面的稳健迭代(最小二乘加权迭代)反演.模型计算表明方法可以很好地反演出地下界面.     

基于RBF神经网络的水深遥感研究

为提高水深遥感反演的精度,以Landsat TM1~4波段为数据源,利用已知的水深数据作为训练样本,建立RBF神经网络模型对岱海水深进行反演试验。利用实测的水深数据检验RBF神经网络模型的反演精度,并与传统反演模型和BP神经网络模型进行对比。结果表明,RBF神经网络模型反演的水深与实测水深的决定系数为0.90,平均绝对误差为1.09 m,均方根误差为1.45 m,反演效果和精度明显好于传统反演模型;与BP神经网络模型相比精度也有提高,而且RBF神经网络模型的参数大多通过训练学习得到,应用更为便捷,在干旱内陆的咸水型湖泊水深遥感反演中有一定的应用价值。     

波数域重力异常正演计算精度分析

重力异常正演计算是反演计算的关键环节,其精度对波数域反演有着重要影响。介绍了基于Parker公式的波数域重力异常正演计算的原理与算法过程,通过与空间域的高斯求积法进行比较,探讨了波数域算法正演重力异常的精度问题。结果发现波数域parker方法正演重力异常的精度较高,与空间域高斯求积法所求结果一致,两者之间差异微小,差值最大最小值出现在界面起伏较大处。     

基于非结构化网格的2.5维时间域激发极化反演

针对我国西部山区起伏地形,提出通过Delaunay三角剖分生成非结构化三角网格,可以根据实际地形情况,较好地控制节点分布,从而降低初始模型的几何离散误差。在反演中对模型参数施加最小光滑和背景约束信息,从而提高反演的分辨率。通过在正演求解稀疏矩阵时采用稳定型双共轭梯度法和计算系数矩阵时利用电位互换等手段,可有效地提高反演计算速度。最后,为验证反演方法的有效性,编制了跨平台反演软件;并对2例地电模型和实测数据进行反演试算。计算结果表明:反演耗费时间少,仅迭代3次拟合差便趋于稳定,反演结果能较好地刻画异常体形态。     

利用模拟退火法反演地下三维密度界面的数值模拟

解的优化问题是重磁反演中很重要的一个方面。为了提高反演的精度和效率,采用一种线性网格化的模拟退火法来进行密度反演。将模拟区域划分为若干规则且密度均匀的长方体。为了减小边界条件的影响,可将研究区域中不同部分划分为规模不同的长方体。由引力位可推导出长方体外任意一点的重力异常公式;利用重力的可叠加性,计算每个观测点的重力异常。在给定长方体的规模参数后,根据已知的重力异常,利用模拟退火法求取最优化解,从而确定密度参数。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表"理论合成数据"来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

基于卷积神经网络的重力异常反演

重力异常反演是地球勘探中常用的方法,它是通过地表观测重力异常推断地下介质的密度分布。针对传统反演方法存在的多解性、初始模型依赖和计算时间较长等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(CNN)的重力异常反演方法,该方法首先通过大量正演计算获得训练数据集;然后采用该数据集训练CNN网络,使其建立从地表观测重力异常到地下密度模型之间的映射关系;最后将重力异常数据输入到训练好的卷积神经网络,得到对应的地下密度模型。实验结果表明,该方法能快速、准确的反演出地下重力异常体的密度、位置和形状,具有较强的泛化能力,能有效解决重力异常反演问题。     

抗差估计在多波束测深异常值探测中的应用

针对传统最小二乘趋势面滤波法在多波束测深异常值探测过程中存在的不足,提出一种基于抗差估计的选权迭代趋势面拟合滤波法,利用等价权将抗差估计理论与最小二乘趋势面拟合有机结合起来,以趋势面拟合系数求解模型作为判别异常值的迭代推值模型,介绍了多波束测深异常数据探测及滤波的基本步骤,结合仿真和实测数据采用不同滤波方案进行分析比对.研究结果表明:经选权迭代趋势面拟合法滤波后的海底地形表面较为平滑,同时微小地形得以保留,跳点以及孤立点得到剔除,滤波效果较为理想.     

龙门山中北段重磁场特征与深部构造的关系

利用平均重力场与深部地壳测深资料估算了龙门山及邻区莫霍面的深度变化,表明龙门山地区正处于莫霍面由东南向西北的陡降带上。均衡重力异常计算结果显示该区为正异常。对航磁异常的向上延拓反映出茂汶杂岩体是“无根”的。此外还应用角度平均径向能谱法反演了该区深部磁性基岩的顶面与底面深度。结果表明,龙门山地区上地壳是由若干块体拼合而成的,川西拗陷带内的磁性界面呈现出向龙门山地腹下插的格局。     

基于GIS和遥感技术的植被覆盖度反演模型

从福建省第5次森林资源一类调查样地点中抽取落在漳浦县区域的30个样地点,运用GIS和遥感技术提取研究区植被指数(NDVI,VARIg)和地形因子作为自变量,利用三倍标准差法进行异常数据的筛选,并将定性因子量化处理,通过逐步回归分析方法构建研究区的植被盖度反演模型,对漳浦县植被覆盖度进行反演.从模外抽取26个样地点对模型进行精度验证.结果表明:所构建的反演模型的平均精度达到80.96%,对于快速、精确地实现区域植被盖度反演具有一定的指导意义.     

安徽铜陵舒家店铜矿三维音频大地电磁探测研究

利用音频大地电磁法,对安徽省铜陵矿集区舒家店斑岩型铜矿床进行三维探测研究。对经过预处理的实测AMT数据利用相位张量进行维性分析;通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序进行实测AMT数据3D反演,得到舒家店铜矿床的3D电性模型;利用模型响应与实测AMT数据的拟合对比对反演结果进行评价;利用不同深度、不同方向的空间切片讨论3D反演模型的电性结构特征。研究结果表明:该区深部2D/3D构造特征明显;所选反演模型整体精度较高,仅部分局部精度低;深部与代表岩体的高阻体相间共存的低阻体异常极可能是蚀变岩体或直接是矿体的反映。     

基于高分辨率卫星重力和地形数据的月球Apollo撞击坑物理参数反演

针对表面载荷模型较难反演撞击坑物理参数,以往重力地形数据因分辨率低不适合大多数小尺度撞击坑物理特征分析,提出构建新的撞击坑载荷模型.结合内部载荷和最新高分辨率卫星重力地形数据,对Apollo撞击坑平均月壳厚度、平均月壳密度、载荷比、填充物比率和岩石圈弹性厚度等物理参数进行反演.结果表明模型导纳谱很好地拟合了观测导纳谱.本文求解的平均月壳厚度比较支持最新研究结果 34 km,平均月壳密度2480 kg/m3与最新给出的平均月壳密度2550 kg/m3相接近.研究区域的弹性厚度偏小,约为7 km.较小的弹性厚度可能与撞击坑地理位置及早期撞击事件有关,也可能与月球岩石圈的力学性质有关.     

基于有限单元法的三维地电断面电阻率反演

在三维电阻率的有限单元正演模拟中,简化边界条件以减少计算时间,推导了用异常电位法计算偏导数矩阵的方法,克服了总电位法中的电源点附近节点电位模拟误差的影响,使偏导数计算精度大幅度提高;在最小二乘反演中,加入体积因子以解决多解性问题,并提高了反演精度;通过对典型模型的试算,反演结果与真实模型较吻合.     

长江经济带湖泊水下地形的热红外遥感反演——以武汉市东湖为例

针对长江经济带平原湖区的浅水湖泊,提出了一种基于热红外遥感的湖泊水深测量方法.首先根据湖泊水温的垂直分布规律,推导出浅水湖泊中表层水温与水深平方的倒数存在近似的正比关系.然后以武汉东湖为例,利用Landsat-8热红外(TIRS)遥感影像数据反演东湖水表温度.结合实测水深测量样本点对,利用半经验回归方法,确定水深与水温的关系式,根据此关系式由水温反演出整个湖泊的水深,最后再结合影像当日的水位数据得到水下地形.试验模型拟合的相关系数R2为0.657,在浅水湖泊水深反演中能取得平均相对误差8.93%的相对测深精度.试验表明, 利用热红外遥感可为长江经济带平原湖区浅水湖泊的水深测量和水下地形测量提供一个快捷的新方法.     

一种基于动态目标泛函的全波形反演多解性评估方法

全波形反演是一种精度较高的地下速度建模方法,但其存在计算量巨大、反演多解性、初始模型依赖性强、适用条件苛刻等困难,生产实用化仍然较为困难。将基于动态目标泛函的全波形反演方法应用于反演解的讨论中,利用已有的反演解作为先验信息,通过动态调整目标泛函,在保证地下介质模型能够准确解释地震数据的前提下得到尽可能不同的反演结果。进一步根据数据约束强弱差异选取不同的反演策略,新方法能够对数据覆盖较弱区域的反演结果进行有效评估。在实现算法和反演流程的基础上,通过典型海底模型进行试算。结果表明,新方法能够在保证解的准确性前提下对全波形反演的特征给出合理分析,相对于传统方法计算效率也有了明显提高。     

水深对SIMPLE算法收敛特性的影响分析

SIMPLE算法应用在河道平面二维水流计算中,当水深较小时,经常出现收敛很慢,甚至不收敛的情况。针对这一问题,应用理想的矩形棱柱河槽进行数值试验,得到水深逐渐降低时,迭代计算的收敛特性,以及计算发散时水深与地形的线性关系,对实际工程计算中地形的前期处理有一定的参考价值。     

南黄海辐射沙洲海底地形可视化与定量分析

南黄海辐射沙洲海底地形复杂多变,精细的数字地形模型、不同地形单元的立体可视模型及其定量统计值是进行海洋科学研究、海洋功能区与海域开发利用的基础.利用在辐射沙洲北翼进行的单波束测深获取的水深资料,根据残差分析,选择研究区现有水深数据最佳插值法——克里金法,生成海底地形的数字高程模型.运用水深分层设色法立体可视地表征了辐射沙洲的四种地形单元:浅滩、沙脊、潮流槽和宽谷.根据地形倾角可以定量地分析脊、槽等地形单元的坡形变化,整个沙洲以水平-微倾斜地形(倾角<5°)为主,占总面积的60%,分布在宽谷、沙脊顶部和潮流槽中部等.地形剖面曲率分层设色可以更细致地刻画脊、槽相间地形单元的微地貌,并可定量分析不同地形单元的面积及所占比例.地形平面曲率和切线曲率可以指示不同地形单元的海洋动力特征,即:负值区水深较小、流场较强;正值区水深较大、流场较弱.